暑すぎるよ。炭素排出量を削減するのが待ちきれませんか?炭素を地中に戻すことはできるでしょうか?

地球上の炭素をなぜ気にするのでしょうか?なぜなら、炭素はどこにでも存在し、不可欠で、神秘的なものだからです。炭素惑星では、炭素は常に生命にとって不可欠です。私たち炭素系生物にとって、これほど重要な元素は他にありません。地球はどこから来て、最終的にはどうなるのでしょうか?地球規模の気候変動にどう対処するか？炭素科学は人類の最大の疑問のいくつかに答えを与えるかもしれない。ある意味では、炭素の物語はすべての物語です。

この記事は「炭素は地球とどう関わっているか」（江蘇フェニックス科学技術出版社、2022年7月版）から抜粋したものです。タイトルとイラストは編集者が追加・編集したものです。

ロバート・M・ヘイゼン

翻訳 |董漢文、曾玲森（中国地質科学院地質研究所）

森、花、鳥のさえずりに囲まれた、イタリア中部のカルダーラ・ディ・マンツィアーナの美しい丘陵地帯をハイキングしましょう。ここに、頭蓋骨と交差した骨が描かれた死の警告標識があるとは、誰も予想しなかったでしょう。それは何を警告しているのでしょうか?電気柵、射撃場、クマはいますか?

すると小さな谷に着きます。そこは生命のない窪地で、そのむき出しの土は緑豊かな高地と鮮やかなコントラストをなしています。何が起こっているのか？

実は、これはすべて二酸化炭素が原因なのです。それは地面からしみ出し、無色、無臭で、通常の空気よりも重いため、地面に沈み、最も低い窪みを満たします。風の強い日には、表面の気流がすぐに分散されるため、これは問題になりません。しかし、風のない日には、より密度の高い二酸化炭素が呼吸可能な空気に取って代わり、致命的な脅威となる可能性があります。最も一般的な被害者はハンターです。彼らの犬は地面近くを歩くので、窒息する危険があります。ハンターが危険を顧みず自分の犬に駆け寄り、その横にひざまずくと、ハンター自身も苦しむことになる。

循環する炭素

炭素は移動可能です。炭素は、変化する海洋地殻の一部として、太陽光が当たる表面から地球内部へと沈み込みます。地下水は土壌から浸透し、活火山から噴出されてマントル深部流体の重要な成分となる。炭素原子は固体岩石をキャリアとして海洋や大気から沈殿し、風化後、固体岩石から海洋や大気に戻ります。一度放出された炭素原子は、大海流に乗って地球を周回し、予測できない気流によって世界中に運ばれます。これまで、微生物から植物、そして人間に至るまで、生物細胞は、無生物界における炭素循環の速度をはるかに上回る速度で炭素原子を使用し、再利用してきました。

炭素を含んだ熱いマグマが深部から上昇すると、火山の噴火とともに二酸化炭素も運ばれます（前述のように、イタリアの特定の山では、ハンターとその犬が二酸化炭素で窒息死することもあります）。マグマが上昇するにつれて、炭酸塩鉱物の岩石層に影響を与え、高温で分解し、マントルと地殻に二酸化炭素を混ぜます。

上記のすべては、大気を生成し、補充する地球の壮大な炭素循環の一部です。

地球上のすべての化学元素は循環しており、炭素も例外ではありません。炭素循環は入門書や科学一般向けのウェブサイトで重要なテーマとなっています。これらの導入には、多くの場合、さまざまな炭素原子の貯蔵庫と、これらの貯蔵庫間の炭素原子の移動が含まれます。 YouTubeで「炭素循環画像」を検索すると、海洋や大気、石灰岩や化石燃料、動物や植物の画像が表示され、炭素が一つの貯留層から別の貯留層へとどのように移動するかを示す小さな矢印が表示されます。いくつかの図には、より深いプロセスを暗示する煙を上げる火山が描かれているが、大気の究極の源である地球深部の炭素が詳細に考慮されることはほとんどない。

深層炭素が無視されてきた理由は簡単に理解できます。地球表面近くの急速な炭素循環と比較すると、深部での炭素循環は非常に遅いです。炭素原子が地球の深部から地表まで移動するには何百万年もかかり、このプロセスの詳細は大部分が謎に包まれており、不確かである。地球の奥深くに炭素がどれだけ存在するかは誰にもわかりませんし、それがどのような形をとるのかもわかりません。

私たちが確信できることは、地球規模の炭素循環は大気から地球深部へ、そして再び大気へと戻るプロセスであるはずだということです。海底を覆う黒い玄武岩やその他の岩石は冷たく密度が高く、その下にある熱くて柔らかいマントルよりも密度が高い。重力の影響により、海洋地殻の巨大なプレートが数百マイルも沈み込み、炭酸塩鉱物、玄武岩層、分解中の生物の残骸を豊富に含む堆積物を運びます。このプロセスは止められず、炭素は地表から私たちが到達することが難しい地中の深部へとどんどん沈んでいきます。

このように、地表の炭素が他の炭素によって補充されることなく地球深部へと運ばれ続けると、数億年以内に地殻の炭素は枯渇してしまうだろう。このように地球表面の炭素が剥ぎ取られれば、炭素に依存する生物圏は存在しなくなるでしょう。幸いなことに、地中深くの炭素は徐々に地表に上がってきます。沈み込む炭素を豊富に含む岩石の温度が上昇すると、炭酸塩鉱物と有機分子が分解し始め、二酸化炭素やその他の小さな分子が生成されます。これらの分子の一部は岩の墓場から解放され、上昇する流体を形成し、最終的に地表に戻ります。火山の噴火は、これらの深層ガスの主な放出経路です。深層の炭素は地中から地表に逃げ出し、大気中に拡散します。この広範囲にわたる拡散プロセスは、深海での炭素フラックスが大きいことを示唆していますが、具体的な値を定量化することは困難です。

地球規模の炭素循環は大部分が目に見えないため、その最も隠れたつながりを理解することが、当初からディープカーボンオブザーバトリーの主な目標の 1 つでした。仕事は豊かで多岐にわたり、世界中の数十のフィールドステーションや研究所で何百人もの科学者が協力して、さまざまな困難な問題を解決しています。動的な深層炭素循環に関する彼らの研究は、3 つの疑問に要約できます。実際に深層に流入する炭素の量はどれくらいでしょうか?深海では炭素はどうなるのでしょうか?どのくらいの炭素が地表に戻されるのでしょうか?

炭素収支

人間の生活が地球の炭素循環にどのような変化をもたらしているかは、現在大きな注目を集めています。数十億年にわたって、地球は地球深部に沈み込む炭素と火山から放出される炭素のバランスを見つけ、そのバランスが気候と環境の安定化に役立ってきたようです。しかし、この進行中の炭素循環はどれほど安定しているのでしょうか?地球の深部に入り込む炭素の総量（岩石に閉じ込められ、堆積物に埋もれ、マントルに沈み込む）が、火山やその他のより穏やかな手段で地表に戻る量と正確に等しいかどうかは、自然が決めてはいない。しかし、Deep Carbon Observatory にとって、この 2 つのバランスをとることほど重要なことはありません。

地球の炭素循環はバランスが取れているでしょうか?メアリー・エドモンズの研究によると、多くの沈み込み帯が地球の深部に大量の炭素を埋め込んでいることが明らかになった。対照的に、テリー・プランクは、沈み込みを通じて炭素を貯蔵することが極めて困難であるというのは普遍的な規則ではないと主張している。では、どの理論が正しいのでしょうか?

2015年、ディープ・カーボン・オブザーバトリーの2人の先見の明のあるリーダー、コロンビア大学のピーター・ケレメン氏とカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）のクレイグ・マニング氏は、教科書に載っているようなきれいな深層炭素循環図にすべてのデータをまとめようと試みた。この見事なグラフには 6 つの赤い矢印があり、それぞれが表面と深層の間の重要な炭素の流れを表しています。各矢印の横には、年間の炭素フラックスをメガトン単位で記録する 1 つ以上の小さなボックスがあります。このイラストは、Deep Carbon Observatory の何百ものワークショップや講義で登場しており、地球上の炭素について私たちがまだどれだけ学ぶ必要があるかを示す象徴となっている。

図: 表層と深層の間の年間炭素フラックス(
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1507889112)

矢印やそれに対応するボックスはどれも厳密に制約されていないことを強調することが重要です。ケレメンとマニングは、海嶺火山と海洋島火山が年間8～42メガトンの炭素を排出し、島弧火山が年間18～43メガトンの炭素を排出すると推定している。沈み込んだ炭素が地殻と大気に急速に戻る量の最低推定値は年間14メガトンで、最高推定値はその5倍である。最も憂慮すべきことは、計算分析により、地表から深海への正味の炭素フラックスが最大 52 メガトン、最小 0 メガトンであることが示されていることです。

地球の炭素バランスが変化しつつある兆候がいくつか見られます。地球は40億年以上かけて寒冷化しており、深海の高温環境でかつては分解していた炭酸塩鉱物が、現代のより寒冷な環境下でさらに深海へと沈み続ける可能性がある。時間の経過によってこの本来のバランスも変化し、地球はプランクトンの残骸の堆積によって形成された黒色頁岩、貝殻を多く含む石灰岩、石炭、泥の中に炭素を閉じ込める新しい方法を常に「学習」している。気候変動と海洋化学の変化に伴い、炭素移動のメカニズムと速度も変化しています。

おそらく幸運な偶然だが、地球の歴史のほとんどにおいて、沈み込みによって大気中に放出された炭素の量は、火山の噴火やその他のプロセスによって放出された量とほぼ均衡していた。つまり、厚いケルプのマットと密集した熱帯林が炭素を漁っているとき、生命を養うのに十分な炭素があるのです。

炭素収支に関する研究はまだ結論が出ておらず、やるべきことはたくさんあるが、一部の科学者は、炭素収支が変化した可能性があるという重要な推論を導き出している。炭酸塩形成プランクトンのおかげで、これまでのほとんどの時代よりも多くの炭素が海洋堆積物に閉じ込められています。この炭素の一部はすでにマントル深部への長い旅を始めているかもしれない。地球は過去40億年ほどにわたって寒冷化しているため、沈み込んだ炭酸塩は火山噴火によって地表に戻る二酸化炭素に簡単には分解されない。沈み込んだものが浮上しない可能性があるのだ。正確な数字は不明だが、ほとんどの計算では地表の炭素はますます急速に埋もれており、生命に必要な炭素はわずか数億年で枯渇する可能性が高いと示唆されている。しかし、これは地質学的な規模でゆっくりと起こっている変化に過ぎないので、心配する必要はありません。明らかなのは、地球の炭素循環は絶えず変化しており、今後も驚きをもたらし続けるだろうということです。

これは、炭素に関する懸念を無視できるということではありません。炭素循環の変化について本当に心配しているのであれば、地球そのものに目を向けるのではなく、私たち自身に目を向けてください。

大気の変化

二酸化炭素は、有名なアレクサンドリア図書館、カリフォルニアの低木地帯、ドレスデンの家、古新聞の山、ストラディバリウスのバイオリンなど、何を燃やしても避けられない副産物です。旧石器時代の人類が火を操る術を学んで以来、人類は家を暖め、食べ物を調理し、暗い夜に道を照らすために燃料を燃やしてきました。人類の炭素「フットプリント」、つまり大気中の炭素の純増減は、長い間均衡を保ってきました。木を燃やすと二酸化炭素が発生し、新しい木が成長するときに消費されます。

地中深くに埋もれた炭素を豊富に含む燃料が発見され、バランスが変化し始めました。泥炭、瀝青炭、石油は産業革命以前の数千年にわたって少量ずつ採掘されていましたが、大気のバランスを大きく変えるほどではありませんでした。バランスが本当に変化したのは、産業革命（その後に電気革命と機械化輸送革命が続いた）の時代になってからでした。エネルギー需要の急増は、石油と石炭の大量採掘を伴い、科学技術社会の狂気的な発展を牽引し、人類は繁栄と物質的享受の波を迎え入れました。

過去 200 年間にわたり、私たちは炭素を多く含む石炭と石油を何千億トンも採掘してきました。そして現在、これらの燃料の燃焼により、毎年約 400 億トンの二酸化炭素が大気中に放出されています。これは、世界中のすべての火山から排出される二酸化炭素の総量の 1,000 倍に相当します。人間の活動は炭素循環のバランスを完全に崩しました。

炭素とそれが気候変動に果たす役割について曖昧になる必要はありません。ここに議論の余地のない4つの事実があります。

事実 1: 二酸化炭素とメタンは強力な温室効果ガスです。それらの分子は太陽放射を捕らえ、地球が宇宙に放射するエネルギーの量を減らします。大気中の二酸化炭素とメタンの濃度が高くなると、大気がより多くの太陽エネルギーを閉じ込めることになります。

事実 2: 地球の大気中の二酸化炭素とメタンのレベルは急速に増加しています。この事実の証拠はさまざまな情報源から得られており、その中でも、極地の氷に閉じ込められた過去のガス泡（氷床コア 1.6 km あたり約 100 万年）の研究は、現在の大気の変化に関する直接的で確固たる証拠を提供しています。過去100万年にわたり、CO2濃度は0.02％から0.028％の間でほぼ継続的に変動しており、最低値は地球の氷河期に相当します。 20世紀半ばにはその値が0.03％を超えましたが、これは数千万年で初めてのことかもしれません。 2015年にはCO2濃度が0.04%を超えました。あらゆる分析から、この値は過去数百万年で最も速いペースで上昇していることがわかります。大気中のメタン含有量の増加はさらに顕著です。過去 100 万年間、メタン濃度は 4×10-7 から 7×10-7 の間で変動しており、この値は氷河期の到来と終了とも関係しています。過去200年間でメタン濃度は約2倍に増加し、2×10-6にまで急上昇しました。二酸化炭素と同様に、メタン濃度は過去数百万年で最も高く、かつてない速さで上昇しています。

事実 3: 人間の活動、特に毎年何十億トンもの化石燃料を燃焼させることが、大気の組成のほぼすべての変化の主な原因です。

事実 4: 地球は 1 世紀以上にわたって温暖化を続けています。 1880年まで遡る記録によれば、最も暖かかった12年間はすべて過去20年間に発生している。 2014年はこれまでのどの年よりも暑かった。 2015年の世界の平均表面温度は2014年より0.1度以上高くなり、2016年には新たな最高記録を達成しました。 2017年は2016年とほぼ同じくらい暑かった。21世紀の最初の20年間の平均気温は、1世紀前よりも1℃以上高かった。

上記の事実を研究したほぼすべての科学者は、人間の活動が地球温暖化を引き起こしているというコンセンサスに達しています。この結論は意見や推測ではありません。それは政治や経済とは何の関係もありません。これは研究者がより多くの資金を獲得するための戦略ではありません。これは一部の環境保護論者による誇張されたニュース報道ではありません。

私たちの惑星では実際にいくつかの出来事が起こっており、地球温暖化もその一つです。

これほど短期間で大気中の炭素濃度が倍増し、その結果地球温暖化が起こるのは前例のないことです。人類は計画も安全対策もなしに地球工学実験を行っており、予期せぬ結果が現れ始めている。

大気中の二酸化炭素濃度が上昇するにつれ、海洋中の二酸化炭素濃度も上昇しています。海洋酸性度の増加は小さいものの、酸性化した水は炭酸塩殻を侵食し、サンゴを死滅させる可能性があるため、この変化は明らかに有害です。一部の海洋生物学者は、世界中の浅い海の生態系が崩壊するのではないかと懸念している。

大気と海洋の温暖化により、中緯度の高山地帯と極地の両方で前例のない氷河の融解が発生しています。多くの沿岸地域では、海面上昇がすでに明らかになっており、おそらく数フィート、あるいはそれ以上上昇するだろうが、それは避けられないことだ。海の深さの変化は何も新しいことではありません。過去数百万年にわたり、地球は少なくとも 10 回の氷河期を経験してきました。氷河期では、地球上の水の最大 5% が凍結して氷床や氷河となり、海面が数百フィート低下しました。対照的に、この期間に凍結した地球の水は 2% 未満であり、海面は少なくとも 10 倍上昇し、徐々に現代の海面レベルに近づくかわずかに上回りました。

憂慮すべきことに、氷河は前例のない速さで消失しており、南極の巨大な棚氷は崩壊しつつある。氷が溶けるにつれて海は徐々に深くなり、100フィート（30.5メートル）の増加は前例のないことではありません。現在の傾向が続けば、沿岸地域に住む何億人もの人々が数世紀以内に移住を余儀なくされ、いくつかの州（特にフロリダ州とデラウェア州）や国（オランダ、バングラデシュ、一部の太平洋諸島国）は消滅することになるだろう。

大気と海洋の温暖化は気候にも影響を及ぼし、降雨パターンの変化、より激しい嵐、一部の地域を暖め他の地域を冷やす海流の変化を引き起こす可能性があります。 2017年、オンタリオ州ウォータールー大学のダニエル・スコット氏は、気候変動がかつて冬季オリンピックが開催された21の会場に及ぼす変動的で時には矛盾する影響をモデル化し、2040年まで予測した。これらの会場はすべて20世紀の間一貫して寒冷なままで、冬の気温は90パーセント以上の期間氷点下だった。しかしスコットのモデルによれば、カナダのバンクーバー、ノルウェーのオスロ、オーストリアのインスブルックを含む9つの雪原は、冬の気温が氷点上になる期間が4分の1以上になるため、使用できなくなるという。 2014年冬季オリンピックの開催地であるロシアのソチは、スコット氏のモデルでは最悪の状況となり、2040年までに冬の半分以上の期間で気温が0度を超えると予想されている。

気候変動の壊滅的な影響はすでに世界中の生態系に感じられていますが、気候変動には恩恵がないわけではありません。グリーンランドの北極圏では、1,000年もの間、寒くて暗い冬の間の氷上漁業で生計を立ててきた人々が、今では一年中開放された海を楽しむことができるようになりました。カナダ中部では、農作物の生育期間が長くなりました。大西洋と太平洋の間の北西航路が氷なしで運ばれれば、世界の海運が加速する可能性がある。また、氷に覆われた岩石の一部が歴史上初めて露出し、鉱山会社がより豊富な鉱石を探索できるようになった。

しかし、他の変化は本当に不安をかき立てるもので、誰にとっても良いことではありません。アフリカのサハラ砂漠は急速に拡大し、かつては安定していた村々を飲み込んでいる。何世紀にもわたり、北極は害虫の影響を受けにくいほど寒かった。しかし、7月と8月にこの地域は史上初めて蚊とブユの大群に襲われた。生態地域は毎年数マイル北に移動しており、その速度は森林、野原、渡り鳥が適応できる速度よりも速い可能性がある。

科学者は、地球温暖化によって引き起こされる着実な漸進的変化の多くを予測し、さらには緩和することができます。しかし、最も大きなリスクをもたらす「転換点」（その後、気候変動が急激に加速する）を予測することは困難です。メタンは二酸化炭素よりも強力な温室効果ガスであり、より有害である可能性があります。地球上のメタンのほぼ全ては、地殻、ツンドラ、大陸棚の下の広大なメタンを豊富に含む氷の層に閉じ込められています。定量的な推定は難しいものの、専門家は、地球の氷には他のすべての発生源よりも数百倍多くのメタンが含まれており、おそらく他のすべての化石燃料を合わせたよりも多くの炭素が含まれていることに同意しています。何千年もの間、メタンは地球の炭素循環の受動的な一部であり、地中に眠って埋もれていました。

究極の災害シナリオは、おそらくメタンの地球規模の正のフィードバックであり、地球の気候が臨界点を超え、一部の人々が夜中に冷や汗をかいて目覚めることになる。気候温暖化により氷が溶けてメタンの放出が起こり、より深刻な気候温暖化と大規模な氷の融解につながります。大気中のメタン含有量は急上昇し、気温は上昇し続ける可能性があります。これが起こるかどうかはわかりませんが、この肯定的なフィードバックが始まったら、手遅れになるかもしれません。

私たちが地球に対して何をしても、将来どんな変化が起こっても、生命は存在し続け、炭素は循環し続けるということを理解する必要があります。しかし、私たち人類はこれから起こる変化に備えているのでしょうか?

解決

人類は大量​​の二酸化炭素を大気中に排出し続けており、それは目に見えない、制御不能な激流であり、数百万年の間には見られなかった影響を及ぼすことになるだろう。これは大げさな話ではなく、二酸化炭素濃度の急上昇は欺瞞的なものではなく、その結果も現れている。この事実を否定する人は、無知か、貪欲か、あるいはその両方です。

私たち個人は何をすべきでしょうか？炭素排出が社会に浸透し、私たちの多くの最高の願望の実現を妨げているため、人々をカーボンニュートラルな生活へと導くことは、この時代において困難な課題です。 「クリーン」エネルギーのために巨大な風力タービンを建設しますか?その過程では、多くの植物を伐採し、基礎にコンクリートを流し込む必要があり、生産過程で大量の二酸化炭素が排出されます。電気自動車を運転できますか？電気は化石燃料を使用する発電所から供給される可能性があります。公共交通機関や有機農業をより有効に活用し、リサイクルされたアルミニウムや布おむつを使用することで、これらの行動はすべてエネルギー消費を効果的に削減できますが、それでもある程度は炭素ベースの燃料に依存しています。都市に住んでいても、農場に住んでいても、あるいはその間のどこに住んでいても、あなたは温室効果ガスの純生産者である可能性が高いです。

科学者は楽観主義者である傾向がある。上述のような世界的な変化は予期せぬ災害をもたらす可能性がありますが、私たちは依然として解決策を模索しており、いくつかの機会を見出しています。ピーター・ケレメンは本当に楽観主義者です。ケレメン氏はコロンビア大学の有名なラモント・ドハティ地球観測所で働いている。この天文台は、マンハッタンのコロンビア大学メインキャンパスのすぐ向かい、ハドソン川近くのパリセード地域の有名な玄武岩の崖に位置しており、地球の岩石、海洋、大気を研究するのに最適な場所です。

ケレメンの目の前には壮大な岩層があったが、彼は遠くアラビア半島にあるオマーンの雄大な山々に目を向けた。そこでは、太陽に照らされた土地の気温は、年間の大半で摂氏60度に達します。そこでクレメン氏は、地球上で最も奇妙な岩石のいくつかを研究した。オフィオライトは、本来は地下数十マイルに埋まっているはずのマントル岩の巨大な塊だが、どういうわけか標高1万フィート（3,000メートル）の山の頂上に現れている。

一見すると、ケレメンは気楽な男のように見える。彼は柔らかく、少し白髪が混じったあごひげを生やしており、古い友人や新しい友人に会うたびに、自然に微笑み、握手を交わし、穏やかで落ち着いた口調で話します。彼は人々にのんびりとした雰囲気を与え、一緒に長い散歩をしたくなるでしょう。しかし、第一印象は誤解を招く可能性があります。

オマーンでの地質学のキャリアは、のんびりとした地質学者には向いていません。オマーンの文化はある程度歓迎的ですが、現地での地質学的調査は多少侵襲的であると思われるため、容易ではありません。彼らは、自分たちの土地を利用している外国人に対して必然的に敵対的である。しかしケレメンは、単に道端の岩からいくつかの岩を落とす以上のことを望んでいた。彼は何千フィートも下からコアを採取するために掘削したいと考えていました。したがって、ここでの作業には当然の遅延や障害が存在します。研究者は土地、水、鉱物部門が承認したライセンスを取得し、地元のオマーンの掘削会社を雇い、それに応じた料金を支払わなければならない。さらに、これらのオフィオライト山脈ではこれまで誰も掘削したことがないため、新たな研究には新たな規制が必要になる可能性があるが、まだどの当局も確信を持っていないようだ。

遅延は仕事が宙に浮いた状態になり、現地視察が延期され、旅行計画がキャンセルされることを意味します。こうした行政上の障害を考えると、多くの科学者はここでの研究を断念するだろう。しかし、ケレメンには決意と意欲があり、部外者には限りない忍耐と冷静さがあるように見えた。長年の待機の後、オマーンの掘削プロジェクトがついに開始され、歴史的な成果を達成しました。

ケレメンの研究は、私たちがすでに知っていることを再確認するものである。オマーンのオフィオライト山脈は、プレートテクトニクスの作用によりマントル岩が浅い玄武岩質海洋地殻に押し上げられて形成されたのである。これらのマントル岩石はマグネシウムとカルシウムに富み、ケイ素は少なく、地球の大気圏にさらされると二酸化炭素と急速に反応して、炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムの交差する白い鉱脈を形成します。

ケレメン氏とその同僚は、炭酸塩鉱物が驚くべき速度で形成されたことを発見した。オフィオライトは空気中の二酸化炭素を吸収し、極めて速い速度で新たな炭酸塩鉱物を形成します。露頭からミネラル豊富な地下水が染み出すと、池やプールで結晶が形成され成長する様子も見られます。地球深部の高温でのみ急速に形成される多くの鉱物とは異なり、オフィオライトは室温でも形成されます。ただし、オマーンの平均気温は、あなたのリビングルームよりもずっと高いです。これらの新しい鉱物は元の鉱物よりも大きな体積を占め、地層を拡大します。これは、オマーンの山々が、局所的な地震活動がほとんどないにもかかわらず、今でも毎年数ミリずつ隆起し続けている理由を説明するかもしれない。

ケレメンの頭の中には次のような結論が浮かびました。オフィオライトは絶えず二酸化炭素を消費している。オマーンには、人類が生み出した二酸化炭素を何百年も貯蔵できるほどのオフィオライトが存在します。現在、オマーン政府は貯蔵計画に参加することを望んでいない。同国の経済は炭素貯蔵ではなく石油に基づいているからだ。しかし、これらの岩石は消滅することはなく、地球の炭素危機の解決に貢献する可能性は残っています。ピーター・ケレメンは忍耐強い楽観主義者です。

訳者紹介：「炭素は地球を動かす」とはどんな本ですか？

著者：董漢文

2021年の夏、突然、江蘇省鳳凰科技出版社から、炭素に関する科学普及書『Cのシンフォニー：炭素と（ほぼ）あらゆるものの進化』の翻訳依頼を受けました。とても光栄でした。この本の著者が地質学者ロバート・ヘイゼンだと知ったとき、私は再び大喜びしました。

ロバート・ヘイゼンは私が長年尊敬してきた偉大な地質学者です。ハッソン氏は、米国カーネギー研究所の上級研究員であり、ジョージ・メイソン大学の地球科学教授である。彼はアメリカ鉱物学会の元会長であり、Deep Carbon Observatory (DCO) の主任研究員です。ハッソン氏はマサチューセッツ工科大学で地質学の学士号と修士号を取得し、ハーバード大学で地球科学の博士号を取得した。ハッソンは非常に多作な地質学者です。これまでに、ベストセラーとなった科学一般向けの書籍を多数含む 400 本以上の論文と 25 冊の本を出版しています。特に『地球の物語』（あるいは『地球の千の顔』）は私を深く魅了しました。かつては枕元に置いてあった本で、何度も読み返して多くの友人に勧めてきました。ハッソン氏は科学を一般の人々に伝えることに非常に熱心で、ラジオ、テレビ、公開講演、ビデオ講座など、さまざまな形式を利用しています。この功績により、彼はアメリカ鉱物学会賞や優秀公共コミュニケーション賞などの賞も受賞しています。

「ハッサンの本を翻訳できることは光栄です！」私はそう思いました。そんなことを考えながら、私はあまり迷うことなくその招待を受け入れました。

翻訳家の董漢文氏が著者のロバート・ヘイゼン氏と交流（写真提供：著者）

この本は、ヘイゼン氏が主任科学者を務めるスローン財団が資金提供しているディープ・カーボン・オブザーバトリー（DCO）プロジェクトの一部である。このプロジェクトは、世界中のさまざまな分野の科学者を集めて、地球上の炭素の謎を解明することを目指しています。

この本では、ハッソンは炭素科学に関する自身の理解とオーケストラのバックグラウンドを巧みに組み合わせており、その組み合わせは本全体にわたって巧みに編曲されています。首尾一貫した枠組みを構築するために、彼は物質世界を構成する四つの要素、すなわち土、空気、火、水という古代ギリシャの理論を思いつきました。それぞれの要素には独自の特性があり、それぞれが宇宙の不可欠な部分ですが、すべてがすべての物質創造の源です。周期表の原子のうち、炭素だけが「土、空気、火、水」という4つの古典的な元素とは異なる特性を示し、本全体に「4つの動き」の枠組みを提供しています。交響曲のように、この本の 4 つの楽章はテーマ、感情、リズムが異なります。

最初の楽章「地球の運動：結晶内の炭素」では、鉱物と岩石が地球の固体結晶の基盤であることがわかります。この動きは、地球が形成されるはるか昔、炭素原子がより小さな「断片」から合成された創造の初めに始まりました。その後、地球上に鉱床が出現し、進化し始め、結晶形態の炭素含有化合物の多様性と豊富さが増しました。

第二楽章「空気の動き：炭素の循環」では、地球上の壮大な炭素循環に焦点を当てています。炭素原子は、海洋と大気圏の間で場所を入れ替えたり、プレートテクトニクスを通じて地球内部に入り込んだり、何百もの活火山から放出される高温ガスを通じて地表に戻ったりしながら、貯蔵庫の間を絶えず移動しています。この深層炭素循環は数百万年にわたって安定したバランスを保ってきましたが、人間の活動によってこのバランスが変化し、意図しない結果をもたらしている可能性があります。

第3楽章「火の動き：物質中の炭素」では、エネルギー、産業、新興ハイテク分野における炭素の積極的な役割について語ります。炭素は、数え切れないほどの異なる特性を持つ数多くの物質の構成要素であり、私たちの日常生活に存在しています。

最後に、第 4 楽章「水の動き: 生命における炭素」では、炭素科学の多くのテーマをまとめて、生命の起源と進化を探ります。

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